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Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Grundlagen der Datenkommunikation
Version 1.1.3 Dezember 2002
Vortragsfolien zur Unterlage
„Der PC im Netz“ISBN 3-7723-4015-6Franzis Verlag 2002
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 verschiedene Organisationsformen der Datenkommunikation
zentrales SystemmehrstufigVerbundsystem
online vs. offline
Betriebsarten:
batch vs. dialogTeilnehmer vs Teihbaher
S. 18 ff.
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 Abb. 1 – Organisationsform zentrale DV
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 Abb. 2– Organisationsform mehrstufiges System
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 Abb. 3 – Organisationsform Verbundsystem
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 Abb. 4 – Betriebsarten von Datenfernverarbeitungssystemen
Betriebsarten
technisch
Anwendungssicht
batch
Dialog
Teilnehmer
Teilhaber
Realtime
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 – Grundbegriffe der Vernetzung
Lokale Netze (LAN) unterscheiden sich -technisch –(heute noch) von Weitverkehrsnetzen (WAN)
Ein leistungsfähiges Netz benötigt ein starkes Rückgrat (Backbone)
Lokale Vernetzung: Kabel und Hardware nach der „strukturierten Verkabelung“
Es gibt Peer-To-Peer-Netze und Client-Server-Netze
Endgeräte und Anwendungen: Frontend, Backend Client, Server
S. 24 ff.
Komponenten für lokale Netze:LAN-KartenTwisted-Pair Kabel / RJ45-KabelHub (Sternkoppler)Switch (intelligenter Hub)
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 Abb. 5 – Backbone
BACKBONE
Standort „A“ Standort „B“
Standort „D“ Standort „C“
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 Abb. 6 – strukturierte Verkabelung
primär
tertiär
tertiär
tertiär
tertiär
tertiär
tertiärseku
nd
är
seku
nd
är
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 Abb. 7 – Frontend, Backend, Client, Server
Frontends:
Netz:
Backends:
Web-ServerMail Server
File Server
BrowserNT Clients
BrowserNT Clients
BrowserNT Clients
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 – Schnittstelle und Protokoll
Schnittstelle:
„Sprachregelung“Stecker, Spannungspegel, KabellängeProgrammaufrufe, Parameternamen, Rückgabewerte------ So , X. 21.....
Protokoll:
„Verhaltensregeln“wer redet wann, Verbindungsaufbau, Verbindungsabbau------ ftp, X.25 .......
S. 35
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 Abb. 9 und 10 - Datenübermittlungssystem
DEE DÜE DÜE DEEÜbertragungs-
kanal
Übertragungskanal
DÜE DÜE
DEE DEE
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 – Das OSI Referenzmodell
OSI-Modell Internet-Modell
7 (Anwendung) Application Layer
6 (Darstellung)
5 (Kommunikation)
4 (Transport) Transport Layer
3 (Vermittlung) Network Layer
2 (Sicherung) Link Layer
1 (Bitübertragung)
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 2 – Standards, Normen und Gremien
IEEE
Lan-NormungIEEE 802
ISO
Europäische Normung
ITU / CCITT
Postgesellschaften
DIN
Deutsche Normung
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap.3 – Abb. 11
Sender EmpfängerWandler WandlerNachrichtenkanal
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 3 – Analog, Digital, Codes, Modulation
Daten = Messwerte
analog = kontinuierlich vs. digital = diskret
Übertragen von Messwerten => Kodieren von Daten
Dual-binär vs. Dezimal-Dekadisch
Modulation: digitale Daten auf analogem Netz
PCM-Verfahren
ISO-7-Bit Code
S. 47 ff.
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap.3 Abb. 12
Digitalisierung PCM Verfahren
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Zeit
Sig
nal
[ m
V ]
0
50
100
150
200
250
dig
ital
isie
rt
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 3 – Abb. 13
Amplitudenmodulation
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 3 – Abb. 14
Frequenzmodulation
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 3 – Kenngrößen: Geschwindigkeit und Fehlerrate
Leitungen deformieren Rechtecksignale
DÜE packen mehrere Bits in ein Signal
Schrittgeschwindigkeit, Übertragungskapazität, Transfergeschwindigkeit
Fehlerhäufigkeit: Anzahl fehlerhafter Bits / Gesamtzahl Bits
S. 63 ff.
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 3 – Abb. 15
„1“
„0“
„1“ „1“
Zeit
Signal-Spannung
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 3 – Abb. 16
Zeit
Signal-Spannung
1=0I
0=00
2=I0
3=I I
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 4 – Bits und Leitungen
S. 71 ff.
Übertragungsarten: seriell vs. parallel
Bitsynchronismus und Zeichensynchronismus
Start-Stop-Verfahren vs. Synchronverfahren
Standverbindungen vs. Wählverbindungen
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 4 – Abb. 17
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 4 - Abb. 18
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap.5 – Lokale Netze
S. 81 ff.
Netztopologien:Bus, Stern, Ring
CSMA / CD (BUS-orientiertes Übertragungsverfahren)
Ethernet: das häufigste CSMA/CD-Verfahren
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 5 – Abb. 19
Ethernet-Rahmen IEEE 802.2/3Byte 1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte
Bit-Nr. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
Inhalt PreambelStartbegrenzung
ZieladresseQuelladresse
Länge DSAP SSAPCTRL Protokoll-ID
Type Nutzdaten, 38 bis 1492 ByteKontrollsumme (Frame Check Sequence, CRC)
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 5 – Abb. 20 Ethernet – Zwei PCs ohne Hub
NIC
NIC
Kreuz-Kabel
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 5 – Abb. 21 Ethernet – Mehrere PCs mit Hub
NIC
NIC
NIC
NIC
Hub
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 5 – Abb. 22 Cheapernet-Kabel
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 – Abb 35 Migration von Einzelarbeitsplätzen zu vernetzten Arbeitsplätzen
1.) 2.) 3.)
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Provider A
Provider B
Provider C
Kap. 6 – Abb. 35 - Prinzip des WAN
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
12
A
5
C
B
3
4
Kap. 6 – Abb. 36 - Technik des WAN
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Standort München
Standort Köln
Standort Düsseldorf
2 Mbit/s-Leitung
ISDN-Anschluss
Kap. 6 – Abb. 37 - Vernetzung einer Mittelstandsfirma
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 – Abb. 38 ISDN - Prinzip des Anschluss
NTBA DigitalerVermittlungsknoten
Terminal-Adapter
Nebenstellen-anlage
ISDN-PC
ISDN-Telefon
G4-Fax
S0 Uk0
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
ISDNKarte
NTBA ModemISDN-Netz
AnalogesTelefon-Netz
Kap. 6 – Abb. 39 Peer-to-Peer Verbindung über ISDN und analoges Telefon
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 – Abb. 45 ISDN - PC und Nebenstellenanlage
ISDNKarte
NTBA DigitalerVermittlungsknoten
Nebenstellen-anlage
Modem
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 – Abb. 44 ISDN - interner Aufbau eines Terminaladapters
Beispiel für einen Terminaladapter
Schnitt-stelle
zu denTerminals
PAD
PAD
LAPB,LAPD
LAPB,LAPD
Steuerungs- undSignalisierungs-
konverterHDLC (LAPD)
BitratenadapterX.30 <-> V110
a / b Umsetzer
So-Schnittstelle
Mux/Demux
ISDN-Anschluß
So
Terminal
Terminal
analogesTelefon
G3-Fax
X.21/V.24
X.21/V.24
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 – Abb. 40 Protokollstapel - cfos/Win über Capi
Anwendung für Modem
cfos / Win
CAPI
ISDN-Karte
NTBA
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 - Abb. 42 ISDN Anschlussarten
ISDN-Anschluss
Euro - ISDN nationales ISDN
Basis-Anschluss
Primär- Multiplex- Anschluss
Basis-Anschluss
Primär- Multiplex- Anschluss
Mehrgeräte-Anschluss
Anlagen-Anschluss
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 – Abb. 43 Anschluss Unix-Rechner an ISDN (über Terminaladapter)
X.25-Karte
TA NTBA ISDN-Netz
X.21 S0
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 – Abb. 48 ADSL - Aufteilung der Frequenzbänder
Frequenz
POTS(analoges Telefon)
ISDN ADSL
0 Hz 4 kHz 130 kHz 1 MHz
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 – Abb. 46 ADSL-Protokollstapel
Anwendung (www, ftp...)
TCP/IP
PPPoE
Ethernet
ADSL-Modem
OSI 5-7
OSI 3-4
OSI 2
OSI 1-2
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 - Abb. 47 PPPoE Datenpaket
PPPoE - DatenpaketByte 1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte
Bit-Nr. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
Inhalt Access-Concentrator-Mac-AdressAccess-Concentrator-Mac-Adress (Weiterf.) Host-Mac-AdressHost-Mac-Adress (Weiterführung)Ether-Type = 0x8866 v = 1 t = 1 Code = 0x00Session-ID = 0x1234 Length = 0x????PPP Protocol = 0xc021 PPP PayloadPPP Payload (Weiterführung)
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 – Abb. 50 ADSL-Anschluss mehrerer PCs über einen Hub
NTBBAzumSplitter
Hub
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 – Abb. 49 ADSL-Splitter für die Aufteilung der Frequenzbänder
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 6 – Abb. 51 ADSL - Anschluss mehrerer PCs über einen Software-Router
NTBBA
Unix-Router
zumSplitter
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Abb. 52 Leitungsprotokoll im OSI-Modell
PhysikalischeSchicht
Leitung
Protokoll
Anwendung A
Sicherungsschicht
PhysikalischeSchicht
Sicherungsschicht
Anwendung B
Schnittstelle Schnittstelle
Daten
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Abb. 53 Basic Mode Datenblock
PAD SYN STX Text ETXETB
BCC
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Abb. 54 Datenstrom mit Protokollelementen
Nachricht
Flag Bitstrom FCS Flag
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Abb. 55 und 56 HDSL Blöcke
Flag ADR STEU Text/Daten FCS Flag
I-Block
Flag ADR STEU FCS Flag
S-Block
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Abb. 57 PPP – Phasendiagramm des Protokollautomaten
Dead
Establish
Authenticate
TerminateNetwork
UP
OPENED
SUCCESS/ NONE
FAILFAIL
CLOSEDOWN
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 - Abb. 58 PPP Paket Aufbau
PPPoE - DatenpaketByte 1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte
Bit-Nr. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
Inhalt Protokollfeld = 0xc021 für LCP-Packet Code IdentifierLength NutzdatenNutzdaten.....(Weiterführung)
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Abb. 60 IP im OSI- und im Internet-Modell
Anwendung (z.B. ftp, Web..)
Transport-Protokoll (TCP oder UDP)
IP
Leitungsprotokoll (z.B. PPP)
OSI 5-7
OSI 4
OSI 3
OSI 2
Bitübertragung (z.B. ISDN) OSI 1
Anwendung
Transport
Internet
Link
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Abb. 61 IP Datetenpaket
IP DatagrammByte 1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte
Bit-Nr. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
Inhalt Version IHL TOS GesamtlängeIdentifikation Flag Fragment OffsetTTL Protokoll Checksumme des HeadersQuelladresseZieladresseOptionen AuffüllenDaten........
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Abb. 62 IP-Adressen in verschiedenen grossen Netzen
10.1.1.66 10.1.1.67 10.2.12.4 10.2.8.9 10.2.64.2
10.1.1.1 10.2.1.1
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Abb. 63 UDP Datagramm
UDP DatagrammByte 1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte
Bit-Nr. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
Inhalt Portnummer Quelle (Source Port) Portnummer Ziel (Destination Port)Länge (Length) Prüfsumme (Checksum)Daten (transparent, in Octets / Bytes) ........
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Abb. 64 und 65 TCP-Datenpaket, Spezialbits
TCP-SegmentByte 1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte
Bit-Nr. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
Inhalt Portnummer Quelle Portnummer ZielSequenz-NummerBestätigungs-Nummer (ACK)Offset reserviert Spezialbits (*) Fenster (Window)Checksumme "Urgent Pointer"Optionen AuffüllenDaten........
Spezialbits (*)Byte 1. Byte
Bit-Nr. 0 0 0 0 0 00 1 2 3 4 5
Inhalt U A P R S FR C S S Y IG K H T N N
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 - Abb. 66 TCP Phasendiagramm
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Abb. 67 Protokollschachtelung
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Abb 72 TCP-IP-Testaufbau
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Testprogramme für TCP/IP-Netze
Beschrieben in RFC 2151
für alle Betriebssysteme:pingtraceroute
und auch:Analyser-Software
S. 194 ff.
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 7 – Software-Router
fli4l:Diskettenrouter für (alte) PCs
geringe Hardwareanforderungenauch ohne UNIX-Kenntnisse einsetzbar
S. 203 ff.
Weitere Möglichkeiten:
Router unter LINUX aufsetzen
NAT32 unter Windows
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 8 – Übersicht anwendungsorientierte Protokolle
OSI-Protokolle:
FTAM DateitransferMHS / X.400 elektronische PostVT Virtuelles Terminal
Internet-Protokolle:
FTP DateitransferPOP3 Email, Zugang zum PostfachIMAP Email, Zugang zum Postfach (neu)SMTP Email, Mail versendenTELNET Remote (UNIX-) TerminalHTTP World Wide Web-Protokoll..... viele „Hintergrundprotokolle“
S. 252 ff.
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 8 – http im OSI Referenzmodell
Partner 1 Partner 2
Bezeichnung Bezeichnung
7 Web-BrowserMS Internet
Explorer,Netscape
Comunicatoroder
Opera.....
Web-ServerMS Internet
Information Server,Netscape Enterprise
Server, Apache, Xitami...
7
6 http 6
5 Router 5
4 TCP TCP TCP 4
3 IP IP IP IP 3
2 PPP PPP Ether- Ether- 2
1 ISDN ISDN net net 1
S. 261
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 9 – Netze und Netzsicherheit
Der erste Schritt: ein Datensicherheitskonzept
Hilfe bietet: Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik
Sicherheitstechnik für Netze:
PaketfilterProxyFirewall (Proxy zwischen zwei Paketfiltern)
S. 275
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 9 – Abb. 94 „Die richtige Firewall“
ServerClient
Eigenes,sicheres Netz
Zielnetz
Server-Prozess
Client-Prozess
Proxy
Paket-Filter
Paket-Filter
S. 279
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 9 – Das Internet
Historie:1969 ARPANET (nur Militär)1980 NSFNET (auch Colleges)1989 auch in Europa (RIPE)1991 „Geburtsstunde“ des WWW1994 Beginn der „Kommerzialisierung“ in Europa
Technik:weltweiter Verbund von ComputernetzenTCP/IP Protokollfamilie
Organisation:Koordinierungsstelle: ISOC (Förderung des Info-Austausches)Ältestenrat: IAB (regelt Technik)InterNic: Verteilt Top-Level-DomainsDENIC: verteilt de-Domains
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
Kap. 10 – Client / Server
Gartner-Group-Modell:Beschreibt Verteilung der Client- und Server-Softwarekomponenten
Kommerzielle Entwicklungs- und Betriebsumgebungen:-ONC-DCE
Trends:Ende der der 80er: Rightsizing (vom Mainframe zum PC)Mitte der 90er: der PC kann alles (Fette Clients)Ende der 90er: der PC kann manches (dünne Clients)Heute: Back to the roots: Web-basierte KonzepteMorgen: Anytime, Anywhere .... (mobile Konzepte für alles und jeden)
Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002
7.4 - Ein Router verbindet drei Netze
Netz A
Netz C
Netz B
10.1.1.0
10.5.8.0
195.72.5.0
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